非因空间多组学应用篇 | 数字空间组学技术（DSP）联合单细胞测序助力癌症分型、免疫机制和预后标志物研究思路——胃癌篇

胃癌是全球第五大常见癌症和第三大癌症相关死亡原因。由于大多数胃癌患者在诊断时处于晚期，5年生存率在20-40%之间，病死率约为70%。在个体患者之间，胃部肿瘤经常表现出高水平的组织学、转录组学和基因组变异，具有不同的临床行为和治疗反应，也就是所说的“患者间异质性”。因此，确定胃癌分型、寻找临床标志物和分子路径，是改善患者预后的重要目标。本文主要纳入了三篇通过空间组学联合单细胞测序技术进行胃癌分型以及免疫机制和预后标志物的相关研究。

1. Single-Cell Atlas of Lineage States, Tumor Microenvironment, and Subtype-Specific Expression Programs in Gastric Cancer.

关键词：弥漫性胃癌；预后标志物；细胞分型表达谱；肿瘤特征

期刊：Cancer Discovery

IF：38.2

DOI：10.1158/2159-8290.CD-21-0683

研究思路 

本研究纳入来自31名临床分期和组织学亚型患者的48例样本，确定了34种不同的细胞谱系状态，包括新发现的稀有细胞群。20w个细胞的单细胞测序（scRNA-seq）技术鉴定了不同的组织谱系状态、细胞命运轨迹和稀有细胞亚群，生成全面的胃癌单细胞图谱，还通过单细胞分析比较了患者来源的类器官（PDO）和原发性肿瘤之间的相似性和差异，最后通过DSP技术进行了空间水平的补充和验证。scRNA-seq数据通过降维分析、细胞注释、浆细胞拟时序分析进行差异基因比较，分析了胃恶性肿瘤，发现了浆细胞比例增加是弥漫型肿瘤的新特征，并揭示了与KLF2相关的弥漫性胃癌的浆细胞介导的发病程序。研究者发现 INHBA 和 FAP 共表达为特征的癌症相关成纤维细胞亚群的分期积累；INHBA-FAP细胞群可作为临床不良预后的预测因子。同时，研究者利用DSP空间蛋白组分析技术，在胃癌患者FFPE样本的特定细胞区域，进行了不同靶标蛋白空间表达谱的验证性分析，发现INHBA及FAP都在肿瘤相关成纤维细胞区域高表达，并与患者生存率有关。

2. Stroma AReactive Invasion Front Areas (SARIFA)-a new prognostic biomarker in gastric cancer related to tumor-promoting adipocytes. 

关键词：SARIFA病理分型；预后标志物；分层诊疗

期刊：Journal of Pathology

IF：9.883

DOI：10.1002/path.5810

研究思路

本研究纳入胃癌TMA样本（集合A 160例，集合B 320例）划分为SARIFA阳性和SARIFA阴性两种亚型。首先通过两种集合病例的临床病理特征分析汇总，观察两种不同类别患者的生存曲线。发现SARIFA阳性肿瘤与晚期分期、远处转移、淋巴血管侵犯等因素相关，且集合B中的SARIFA阳性肿瘤更常出现淋巴结阳性和血管侵犯以及具有更低的生存期。SARIFA阳性成为一个独立的胃癌负面预后因素。其次该研究利用DSP空间转录组技术分析两种亚型的差异基因表达，发现不同亚型的差异基因包括COL15A1，FABP2，FABP4，FGB等；COL15A1和FABP4两种基因在SARIFA阳性肿瘤浸润前区（SARIFA-IF）高表达。然后，该研究通过免疫组化验证差异表达基因在蛋白水平上的表达，并观察到FABP4，CD36，CD68在SARIFA的IF中明显上调；IF中表达的FABP4与CD44呈显著负相关、CD68+细胞数和CD36呈显著正相关。此外，本研究还发现了SARIFA形态可能是胃癌中与促肿瘤脂肪细胞相关的生物标志物。该研究实现了在胃癌病理形态学的预后分层，并挖掘了有临床意义的生物标志物以实现病人分层诊疗。

3. ACTA2 expression predicts survival and is associated with response to immune checkpoint inhibitors in gastric cancer. 

关键词：胃癌标志物；免疫检查点抑制剂（ICI）；生存期；微卫星不稳定性（MSI）

期刊：Clinical Cancer Research

IF：8.9

DOI：10.1158/1078-0432.CCR-22-1897

研究思路

该研究对567例患者的临床信息以及生存期进行了收集，根据32个特征基因分为四个组，研究发现ACTA2的表达与生存期密切相关，微卫星不稳定性高（MSI-H）的患者具有更好的预后表现，并且微卫星稳定（MSS）患者具有更高的ACTA2表达。因此，肿瘤ACTA2表达是胃癌患者生存期强有力的预后指标。该研究发现ACTA2的表达水平与免疫检查点抑制剂（ICI）应答相关。通过bulk RNA-seq技术对ACTA2表达量进行分层，发现ACTA2水平与ICI应答相关，并且ACTA2低表达的患者对ICI治疗响应性更强烈。根据微卫星稳定性状态对患者进行分层，发现ACTA2在MSS患者中的表达更高，并且MSI-H患者比MSS患者更可能对ICI有响应。其次，该研究还发现ACTA2在癌症相关成纤维细胞（CAFs）中的低表达与ICI反应有关，而在响应和无响应的肿瘤细胞和免疫细胞中，ACTA2的表达相似。最后，假设ACTA2在癌症相关成纤维细胞中的表达与ICI反应相关，对9例接受ICI治疗的患者的肿瘤样本进行了数字空间分析验证。使用抗泛细胞角蛋白（PanCK）、CD45和平滑肌肌动蛋白（α-SMA）抗体分别标记肿瘤上皮细胞、免疫细胞和CAFs。最终发现α-SMA的 CAFs中ACTA2表达水平较高，并且对ICI治疗有响应的α-SMA CAFs中ACTA2表达水平低于无响应患者。总之，scRNA-seq和数字空间分析结果综合表明，ACTA2在肿瘤成纤维细胞中的表达与ICI治疗响应有关。